一种交错并联逆变器制造技术

本发明专利技术公开了一种交错并联逆变器，包括：A相桥逆变电路、B相桥逆变电路、C相桥逆变电路、A相耦合电感、B相耦合电感、C相耦合电感；输入端均并联在直流母线两端；A相桥逆变电路的输出端与A相耦合电感的输入端连接，B相桥逆变电路的输出端与B相耦合电感的输入端连接，C相桥逆变电路的输出端与C相耦合电感的输入端连接；A相耦合电感的输出端、B相耦合电感的输出端和C相耦合电感的输出端均与电网连接；A相桥逆变电路、B相桥逆变电路和C相桥逆变电路包括M个桥臂，且各自的桥臂驱动信号的载波相差360°/M。本发明专利技术采用多相桥逆变电路交错并联，能够使输出电流的纹波频率增大为至少3倍的开关频率，可减小输出滤波电感的设计感值。

【技术实现步骤摘要】
一种交错并联逆变器
本专利技术属于并网逆变器
，更具体地，涉及一种交错并联逆变器。
技术介绍
并网逆变器是实现新能源接入电网的重要接口，能够实现直流逆变到交流，将能量从直流侧传输到电网。现有的并网逆变器通常采用一个全桥结构，这种结构拓扑简单，控制方案成熟，但是受器件的限制，功率往往不大。为了获得更大的功率，采用多个桥逆变电路的输出并联的方式，不但可以提高功率，还可以提高设备的可靠性。常规的并联方式中，每个桥逆变电路相同相的开关管具有相同的驱动信号，输出相同的波形，通过输出电感并联到一起。这种控制方法下，设备的开关频率不高，为了满足谐波要求，需要连接感值比较大的滤波电感。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供了一种多相桥逆变电路交错并联的并网逆变器，旨在提高输出电流纹波的频率以减小输出滤波电感的感值，并且使滤波电感的设计更灵活自由。为实现上述目的，本专利技术提供了一种交错并联逆变器，包括：A相桥逆变电路、B相桥逆变电路、C相桥逆变电路、A相耦合电感、B相耦合电感、C相耦合电感；A相桥逆变电路的输入端、B相桥逆变电路的输入端、C相桥逆变电路的输入端均并联在直流母线两端；A相桥逆变电路的输出端与A相耦合电感的输入端连接，B相桥逆变电路的输出端与B相耦合电感的输入端连接，C相桥逆变电路的输出端与C相耦合电感的输入端连接；A相耦合电感的输出端、B相耦合电感的输出端和C相耦合电感的输出端均与电网连接；A相桥逆变电路、B相桥逆变电路和C相桥逆变电路的结构相同，均包括M个桥臂，且A相桥逆变电路、B相桥逆变电路和C相桥逆变电路各自的桥臂驱动信号的载波相差360°/M；M为大于等于3的整数。更进一步地，A相耦合电感、B相耦合电感和C相耦合电感的结构相同。这种相同的结构方便耦合电感的设计与制作，也能使得逆变器的电感参数和特性保持对称相同，能在三相电网下获得对称的A、B、C三相输出特性。更进一步地，A相耦合电感包括：(M+2)柱的磁芯，其中M柱设置在中间，2柱分别设置在两侧。这种结构设计首先能满足耦合电感的功能实现。位于中部的M柱上的绕组用于获得耦合电感，这个耦合电感与对应的M个桥臂中点相连接，解决交错并联所附带的环流问题。因为交错并联与常规并联不同，M个桥臂的输出并不是完全相同的波形，存在电压差。因此需要比较大的耦合电感来阻止电压差导致的桥臂间的环流。将M柱集中在中部，具有对称性，可以使每柱的耦合电感一致。而外侧的2柱是用于集成输出电感。输出电感是用于滤除M个桥臂总和的输出电流的纹波。只需要比较小的值即可，因此需要在两侧柱上开气隙。将这2柱放在两侧，即考虑了功能上实现的需求，也顾及了工艺上的方便实现。更进一步地，中间M柱的宽度相等，两侧两柱宽度相等，且中间M柱中任意一柱的宽度是两侧任意一柱宽度的两倍。这种宽度上的设计使得耦合电感能够方便的利用现有的磁芯拼接而成。比如E型磁芯的中柱宽度是边柱的两倍，将E性磁芯边柱挨着边柱并成一排，可以满足耦合电感所需的宽度要求。更进一步地，中间M柱具有相同的匝数，两侧两柱具有相同的匝数。中间M柱采用相同的匝数，可以使得每柱的耦合电感一致，保证电路的对称性。两侧两柱用于集成输出电感，采用相同的匝数，可以使得整个耦合电感的磁特性对称。此外，需要集成的输出电感也会平均分配到两柱。这样的结构设计使得耦合电感的发热更均匀，M柱的耦合电感感值偏差更小。更进一步地，在外侧两柱上均设置有气隙，且在中间M柱上不开气隙。中间M柱用于获得耦合电感，耦合电感的感值比较大，因此不开气隙而保持比较低的磁阻。外侧两柱用于集成输出滤波电感，感值小，因此需要开气隙，获得比较大的磁阻。更进一步地，磁芯为标准E型或U型磁芯组合拼接而成。通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于采用的是交错并联结构，每相的三个并联桥臂的驱动信号的载波互差360°/M，输出纹波频率是开关频率的M倍，所需的输出滤波电感的设计感值可减小到原先的1/M。设计的耦合电感集成了输出滤波电感，输出滤波电感的感值可以通过两个边柱的气隙大小和绕线匝数同时调节，感值设计更灵活自由。附图说明图1是本专利技术的电路原理图。图2是本专利技术实施例的电路原理图。图3是本专利技术的载波移相的PWM波调制过程图。图4是本专利技术实施例的载波移相的PWM波调制过程图。图5是本专利技术的耦合电感结构图。图6是本专利技术实施例的耦合电感结构图。图7是本专利技术M＝4时的耦合电感结构图。图8是本专利技术M＝5时的耦合电感结构图。图9是本专利技术实施例的输出电流纹波图。图10(a)是本专利技术实施例的输出电压波形图。图10(b)是本专利技术实施例的输出电流波形图。图中11为A相桥逆变电路，12为B相桥逆变电路，13为C相桥逆变电路，21为A相耦合电感，22为B相耦合电感，23为C相耦合电感。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供的三相桥逆变电路交错并联的并网逆变器，包括A相桥逆变电路11、B相桥逆变电路12、C相桥逆变电路13、A相耦合电感21、B相耦合电感22、C相耦合电感23。其中：A相桥逆变电路、B相桥逆变电路、C相桥逆变电路的输入端并联在直流母线两端，输出端分别与A相耦合电感的输入端、B相耦合电感的输入端、C相耦合电感的输入端连接。A相耦合电感的输出端、B相耦合电感的输出端、C相耦合电感的输出端与电网连接。A相桥逆变电路、B相桥逆变电路、C相桥逆变电路有M个桥臂，M不少于3。A相桥逆变电路、B相桥逆变电路、C相桥逆变电路各自的桥臂驱动信号的载波差360°/M。本专利技术采用多相桥逆变电路交错并联，对于M相交错并联，也即有M个桥臂的桥逆变电路，可以使输出电流的纹波频率增大为M倍的开关频率。在常规的并联结构中，M个桥臂的输出电流波形均为正弦电流带着开关频率的三角波，三角波的位置与大小均一致，并联后只是简单的叠加。而在交错并联电路中，M个桥臂的驱动波形的载波差360°/M。每个桥臂的输出电流仍然是正弦电流带着开关频率的三角波，但是与并联不同，每个桥臂的三角波大小相同，位置上却互差360°/M。这样的M个输出电流波形叠加后，正弦波形仍然叠加成正弦波形，而三角波叠加后就会形成M倍频率的三角波。也就是说开关频率的电流纹波变成了M倍开关频率的纹波了。而输出电感的感值大小直接受开关频率大小的影响。开关频率增大M被，所需的输出滤波电感感值就可以减小到原先的1/M。而电感感值变小，电感的体积重量都会大大减小。在本专利技术实施例中，A相耦合电感，B相耦合电感、C相耦合电感具有相同的结构。该结构为M+2柱的磁芯。其中中间M柱的宽度是外侧两个柱的两倍。中间M柱具有相同的匝数，外侧两柱具有相同的匝数。外侧两柱开气隙，中间M柱不开气隙。磁芯可以由现有的标准E、U型磁芯组合拼接而成。在本专利技术实施例中，耦合电感集成了输出滤波电感，可以通过调节气隙大小和独立的绕线匝数调节输出滤波电感感值，感值的设计更灵活。增加绕线匝数和减小气隙都能够使得输出滤波电感感值增大。理论上通过任意一种方式都可以增大输出滤波电感。但是需要注意这两种行为都会使得磁密发生变化，需要合理的平衡气隙大小与绕线匝数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交错并联逆变器，其特征在于，包括：A相桥逆变电路(11)、B相桥逆变电路(12)、C相桥逆变电路(13)、A相耦合电感(21)、B相耦合电感(22)、C相耦合电感(23)；所述A相桥逆变电路(11)的输入端、所述B相桥逆变电路(12)的输入端、所述C相桥逆变电路(13)的输入端均并联在直流母线两端；所述A相桥逆变电路(11)的输出端与所述A相耦合电感(21)的输入端连接，所述B相桥逆变电路(12)的输出端与所述B相耦合电感(22)的输入端连接，所述C相桥逆变电路(13)的输出端与所述C相耦合电感(23)的输入端连接；所述A相耦合电感的输出端、所述B相耦合电感的输出端和所述C相耦合电感的输出端均与电网连接；所述A相桥逆变电路(11)、所述B相桥逆变电路(12)和所述C相桥逆变电路(13)的结构相同，均包括M个桥臂，且所述A相桥逆变电路(11)、所述B相桥逆变电路(12)和所述C相桥逆变电路(13)各自的桥臂驱动信号的载波相差360°/M；M为大于等于3的整数。

【技术特征摘要】
1.一种交错并联逆变器，其特征在于，包括：A相桥逆变电路(11)、B相桥逆变电路(12)、C相桥逆变电路(13)、A相耦合电感(21)、B相耦合电感(22)、C相耦合电感(23)；所述A相桥逆变电路(11)的输入端、所述B相桥逆变电路(12)的输入端、所述C相桥逆变电路(13)的输入端均并联在直流母线两端；所述A相桥逆变电路(11)的输出端与所述A相耦合电感(21)的输入端连接，所述B相桥逆变电路(12)的输出端与所述B相耦合电感(22)的输入端连接，所述C相桥逆变电路(13)的输出端与所述C相耦合电感(23)的输入端连接；所述A相耦合电感的输出端、所述B相耦合电感的输出端和所述C相耦合电感的输出端均与电网连接；所述A相桥逆变电路(11)、所述B相桥逆变电路(12)和所述C相桥逆变电路(13)的结构相同，均包括M个桥臂，且所述A相桥逆变电路(11)、所述B相桥逆变电路(12)和所述C相桥逆变电...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘邦银，魏琪康，段善旭，曾召松，李其琪，姜庆，梁宁忠，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42